SU1182412A1

SU1182412A1 - Bridge measuring device

Info

Publication number: SU1182412A1
Application number: SU843722915A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Иванович Передельский; Александр Николаевич Сапрыкин; Валерий Павлович Иванов
Priority date: 1984-04-09
Filing date: 1984-04-09
Publication date: 1985-09-30

Abstract

1. МОСТОВОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее задающий генератор, выход которого соединен с входами расширител импульсов и элемента задержки, выход элемента задержки соединен с входом элемента стробировани , последовательно соединенные генератор двупол рных пр моугольных импульсов, мостовую измерительную схему, первый усилитель ,, блок подавлени помех, второй усилитель и индикатор равновеси , при этом управл ющий вход блока подавлени помех подключен к выходу элемента стробировани , отличающеес тем, что, с целью повышени точности измерени параметров Трехэлементного двухполюсника за счет компенсации низкочастотных помех, в него введены генератор двупол рных пилообразных импульсов , генератор двупол рных импульсов с изменением напр жени по закону квадратичной параболы, три формировател импульсов управлени и переключатель импульсов, вход которого соединен с выходом расширител импульсов, а каладый из трех выходов его подключен к входу соответствующего формировател импульсов управлени , причем оба входа генераторов двупол рных пр моугольных импульсов, двупол рных пилообразных импульсов и двупол рных 9 импульсов с изменением напр жени по закону квадратичной параболы соединены с выходами соответствующих формирователей импульсов управлени , а выходы двух последних генераторов подключены к входу мостовой измерительной схемы. 2. Устройство по П.1, о т л ичающеес тем, что форми00 рователь импульсов управлени содержит два логических элемента И, одновибратор и инвертор, причем первые входы логических элементов И N9 и вход одновибратора соединены между собой и с входом формировател , а вторые входы логических элементов И соединены с соответствующими выходами одновибратора, при этом выход первого логического элемента И соединен с первым выходом формировател , а выход второго логического элемента И подк:ж чен к входу инвертора, выход которого соединен с вторым выходом формировател .1. A BRIDGE MEASURING DEVICE, containing a master oscillator, the output of which is connected to the inputs of the pulse expander and the delay element, the output of the delay element is connected to the input of the gating element, a series-connected two-pole square pulse generator, a bridge measuring circuit, the first amplifier, and the interference suppression unit The second amplifier and the equilibrium indicator, wherein the control input of the interference suppression unit is connected to the output of the gating element, characterized in that, in order to increase Accuracy of measurement of parameters of a three-element two-terminal device due to compensation of low-frequency noise; a generator of bipolar sawtooth pulses, a generator of bipolar pulses with voltage variation according to the law of a quadratic parabola, three pulse shapers of control pulses and a switch of pulses, the input of which is connected to the output of the pulse expander, are introduced into it; Each of the three outputs of it is connected to the input of the corresponding control pulse generator, with both inputs of bipolar direct generators nyh pulse bi-polar sawtooth pulses and bi-polar pulses 9 with changing voltage by the law of the quadratic parabola are connected to the outputs of the respective control pulse shapers, and the outputs of the last two generators are connected to the input of the measuring bridge circuit. 2. The device according to claim 1, which is based on the fact that the control pulse driver contains two logic elements AND, a one-shot and an inverter, the first inputs of the logic elements AND N9 and the input of the one-shot are connected to each other and to the input of the driver, and the second inputs logic elements And connected to the corresponding outputs of the one-shot, while the output of the first logic element And is connected to the first output of the driver, and the output of the second logic element And connected to the input of the inverter, the output of which is connected to the second m output shaper.

Description

1 . Изобретение относитс к измерительной технике и предназначено дл измерени параметров трехэлементных двухполюсников с помощью мостовой измерительной схемы на импульсном питании при высоком уро не низкочастотных помех. Цель изобретени повьпиение то ности измерени параметров трехэле bseHTHoro двухполюсника за счет ком ленсации низкочастотных помех. На фиг.1 приведена функциональна электрическа схема предлагаемого устройстваJ на фиг.2 - диагра мы, по сн ющие его работу. i Иостоззое 11змерительное устройство содержит задающий генератор 1 соединенньм с расшт-грителем 2 liMпульсов и элементом 3 задержки, вы ход KOTopoio- соединен с элементом 4 стробнроваии , переключатель 5 импульсов, соединенный с расширите лем 2 импульсов, каждый из трех выходов переключател 5 подкл очен к входу соответствующего формирова тел 6-8 И1 1пульсов управлени ., сос о 1дего из- двух логических элеMeiTTOH И 9.1 и 9,2, одновибратора 10 и инвертора 11, Первые входы ло гических элементов И 9.1 и 9.2 и вход одновибратора 10 объединены и образуют вход формировател5 6, а вторые входы логических элементов И 9.1 и 9.2 соединены с выхода ми одновибратора 10, а выход логического элемента И 9.2 подключен к инвертору 115 выходы логического элемента И 8 и .инвертора 11 образуют выходы формировател 6, генераторы двупол рных пр моугол ных, пилообразных и импульсов с из менением напр жени по закону квад ратичной параболы соответственно, входы которых подключены к выходам соответствуюпщх формирователей 6-8, а выходы соединены с входом мостовой измерительной схемы-15, образованной двум идентичными, вет в ми, Ипечо сравиет-ш первой ветви состоит из образцового резистора 16, параллельно которому включены последовательно соединенные образцовые конденсатор 17 и регаистор 18 В плечо сравнени второй ветви включен объек7 19 измерени , экви .валентна схема которого представл ет трехэлеме.нтный двухполюсник, образованный резистором 20, парал122 лельно которому включены последовательно соединенные конденсатор 21 и резистор 22, а резисторы 23 и 24 образуют плечи отношени моста. Устройство содержит также первый усилитель 25, блок 26 подавлени помех, содержащий два ключа-проггускател 27 и 28, первые входы которых объединены и образуют вход блока 26, вторые входы ключей-пропускателей так се объединены и образуют управл ющей вход блока 26, а выходы ключей-пропускателей черезфиксирующие конденсаторы 29 и 30 соедин .ены соответственно с входами дифференциального усилител 31, выход которого образует выход блока 26. Кроме того устройство содержит также второй усилитель 32 и индикатор 33 равновеси . Задающий генератор 1, расширитель 2 импульсов, элементы 3 и 4 задержки и стробировани реализованы на микросхемах серии К218. В качестве переключател 5 импульсов применен обычный механический переключатель . Формирователи 6-8 импульсов управлени реализованы на микросхемах серии К155. В качестве генератора 12 двупол рных пр моугольных импульсов применена микросхема серии К140. Генераторы 13 и 14 пилообразных и квадратичных импульсов реализованы на интеграторах, на микросхемах серии К140, на которых реализованы также усилители. 25, 31 и 32. Блок 26 подавлени помех собран по известной схеме. В качестве, индикатора 33 равновеси при испытани х примен лс осциллограф С1-55. Кроме того, на фиг.2 обозначены: та.ктовые импульсы 34 задаюш его генератора 1, импульсы 35 на выходе расширител импульсов 2, импульсы 36 и 37 на первом и втором выходах формировател 6 импульсов управлени соответственно, импульсы 38-40 на входе мостовой схемы 15, поступаю1 1;ие с генераторов 12-14, импульсы 41 неравновеси на выходе мостовой измерительной схемы 15J выхо.дные импульсы 42 элемента 4 стробировани ; импульсы 43 на выходе дифференциального усилител 31. Устройство работает следующшобразом . Задающий генератор 1 вьгоабатывает последовательность тактовых импуль3one . The invention relates to a measurement technique and is intended to measure the parameters of a three-element two-terminal network using a bridge measuring circuit on a pulsed power supply at a high level of low-frequency interference. The purpose of the invention is to measure the measurement parameters of the two-port bseHTHoro three-phase element by compensating for low-frequency noise. Fig. 1 shows the functional electrical circuit of the device proposed in Fig. 2, a diagram that explains its operation. i Jozzozzo 11 measuring device contains a master oscillator 1 connected to a spreading device 2 liM pulses and a delay element 3, output KOTopoio– connected to a strobe element 4, a switch 5 pulses connected to an extender 2 pulses, each of the three outputs of the switch 5 is connected to to the input of the corresponding form of bodies 6-8 I1 1 control pulses., a co about 1 of the two logical elements MeiTTOH AND 9.1 and 9.2, the one-oscillator 10 and the inverter 11, the First inputs of the logical elements AND 9.1 and 9.2 and the input of the one-oscillator 10 are combined and form the input Forms 6 and the second inputs of the AND 9.1 and 9.2 logic elements are connected to the outputs of the one-shot 10, and the output of the AND 9.2 logic element is connected to the inverter 115, the outputs of the AND 8 logic switch and the inverter 11 form the outputs of the driver 6, the generators of two polar polar, the sawtooth and pulses with voltage varying according to the law of a quadratic parabola, respectively, whose inputs are connected to the outputs of the corresponding drivers 6-8, and the outputs are connected to the input of a bridge measuring circuit-15, formed by two identical meters, Ipech The first branch consists of a sample resistor 16, in parallel with which serially connected model capacitor 17 and a registor 18 are connected. In the comparison arm of the second branch, a measurement object is included, the equivalent circuit of which is a three-element two-terminal formed by resistor 20, parallel to which includes a series-connected capacitor 21 and a resistor 22, and the resistors 23 and 24 form the shoulders of the bridge relationship. The device also contains the first amplifier 25, the interference suppression unit 26, which contains two keys-switches 27 and 28, the first inputs of which are combined and form the input of the block 26, the second inputs of the transfer switches are also combined and form the control input of the block 26, and the outputs of the keys -speed through fixing capacitors 29 and 30 are connected respectively to the inputs of the differential amplifier 31, the output of which forms the output of block 26. In addition, the device also contains a second amplifier 32 and an equilibrium indicator 33. The master oscillator 1, the expander 2 pulses, the elements 3 and 4 of the delay and gating are implemented on the K218 series microcircuits. A conventional mechanical switch is used as the 5 pulse switch. Shapes 6-8 control pulses are implemented on K155 series microcircuits. A K140 series microcircuit is used as a generator of 12 bipolar rectangular pulses. Generators 13 and 14 sawtooth and quadratic pulses are implemented on integrators, on K140 series chips, on which amplifiers are also implemented. 25, 31 and 32. The interference suppression unit 26 is assembled in a known pattern. As an indicator of equilibrium 33, a C1-55 oscilloscope was used for testing. In addition, in Fig. 2, the following are indicated: these pulses 34 from his generator 1, pulses 35 at the output of pulse expander 2, pulses 36 and 37 at the first and second outputs of the driver 6, control pulses, respectively, pulses 38-40 at the input of the bridge circuit 15, arriving1 1; not from generators 12-14, imbalances 41 at the output of the bridge measuring circuit 15J, output and single gates 42 of the gating element 4; pulses 43 at the output of the differential amplifier 31. The device operates as follows. The master oscillator 1 impulses a sequence of clock pulses3

сов 34, поступающую на входы расширител 2 импульсов и элемента 3 задержки . Выходные импульсы 35 расишрител 2 через переключатель 5 импульсов поступают на вход первого формировател 6 импульсов управлени , на первом и втором выходах которого по вл ютс парные разнопол рные импульсы 36 и 37, длительностью t - 0,5 tg (где - tp длителность импульсов 35 на выходе расширител 2), которые поступают на входы генератора 12 парных разнопол рных пр моугольных импульсов. Выходные импульсы 38 генератора 12 поступают в питающую диагональ мостовой схемы 15. Напр жение неравновеси (импульсы 41) мостовой схемы 15 через усилитель 25, поступает на вход блока 26 подавлени помех. Кгпочи-пропускатели 27 и 28, управл емые по вторым входам стробирующими импульсами 42 с выхода элемента 4 стробировани осуществл ют выделение из частей двупол рного импульса 41 неравновеси участков с плоской вершиной, амплитуды которых запоминаютс фиксирующими конденсаторами 29 и 30. Стробирующие импульсы 42, поступающие с выхода элемента 4 стробировани , задержаны относительно начала питающих мост импульсов 38-40 на отрезок времени С определ емый элементом 3 задержки . Отрезок времени о выбираетс заведомо больше длительности переходных процессов в мостовой схеме 15, после окончани которых вершина импульсов 41 неравновеси становитс плоской.Owls 34, arriving at the inputs of the expander 2 pulses and the element 3 delay. The output pulses 35 of the extender 2 through the switch 5 of the pulses are fed to the input of the first driver 6 of the control pulses, on the first and second outputs of which there appear paired opposite-polarity pulses 36 and 37, the duration t is 0.5 tg (where is tp pulse duration 35 the output of the expander 2), which arrive at the generator inputs of 12 pair of opposite-polarity rectangular pulses. The output pulses 38 of the generator 12 enter the supply diagonal of the bridge circuit 15. The disequilibrium voltage (pulses 41) of the bridge circuit 15 through the amplifier 25 enters the input of the interference suppression unit 26. The transmitters 27 and 28, controlled by the second inputs of the gating pulses 42 from the output of the gating element 4, separate out the non-equilibrium sections with flat apex from the parts of the bipolar pulse 41, the amplitudes of which are remembered by the fixing capacitors 29 and 30. The gating pulses 42 arriving with the output of the gating element 4 is delayed relative to the beginning of the pulses 38-40 supplying for a period of time C defined by the delay element 3. The length of time about is chosen to be obviously longer than the duration of the transient processes in bridge circuit 15, after which the vertex of the imbalance pulses 41 becomes flat.

Так как длительность питающих импульсов 38 невелика, то значение напр жени низкочастотной помехи и практически посто нно во врем их действи , поэтому в дифференциальном усилителе 31 происходит взаимна компенсаци помех, действующих во врем положительной и отрицательной частей питающих импульсов 38. Таким образом, амплитуд выходного напр жени (импульсы 43) дифференциального усилител 31 опре дел етс степенью рассогласова п- мостовой схемы 15, а знак рассогласовани зависит от очередности чередовани положительной и отрицательной частей импульса. Выходной сигнал 43 усилител 31 усиливаетс Since the duration of the supplying pulses 38 is small, the value of the low-frequency interference voltage is almost constant during their operation, therefore, in the differential amplifier 31, there is a mutual compensation of the interference acting during the positive and negative parts of the supplying pulses 38. Thus, the amplitudes of the output voltage (pulses 43) of the differential amplifier 31 is determined by the degree of mismatch p-bridge circuit 15, and the sign of the mismatch depends on the order of alternation of positive and negative parts of the pulse. Output 43 of amplifier 31 is amplified.

824124824124

и нормируетс по амтип туде усилитеJIe . 32 и поступает на индикатор 33 равновеси . При щ:)иведенш1 к состо нию равновеси мостовой схемы 15 поand normalized to amp amplitude. 32 and enters the indicator 33 equilibrium. When u: :) ivedensh1 to the equilibrium state of the bridge circuit 15

5 первому параметру (резистор 20) исследуемого двухполюсника 19, которое осуществл етс изменением величины сопротивлени образцового резистора 16, выходной сигнал усилитеQ л 31 отсутствует, состо ние равновеси фиксируетс индикатором 33 равновеси .Затем выходные импульсы 35 расширител 2- импульсов через переключатель 5 импульсов подаютс jj на-вход формировател 7 импульсов управлени . Импульсы 36 с первого выхода формировате.тг 7 поступают на первый входгенератора 13 двупол рньгх пилообразных импульсов, Q а импульсы 37 со второго выхода5, the first parameter (resistor 20) of the studied two-port 19, which is carried out by changing the resistance value of the sample resistor 16, the output signal of amplified 31 is absent, the equilibrium state is fixed by the equilibrium indicator 33. Then the output pulses 35 of the expander 2-pulses through the switch 5 pulses are fed jj at the input of the driver 7 control pulses. The pulses 36 from the first output are formed. Tg 7 are fed to the first input of the generator 13 two-sided sawtooth-shaped pulses, Q and the pulses 37 from the second output

формировател 7 поступают на второй вход генератора 13. Выходные парные разнопол рные импульсы 39 линейноизмен ющейс генератора 13shaper 7 is fed to the second input of the generator 13. Output paired opposite polar impulses 39 of a linearly changing generator 13

5 поступают в питающую диагональ мостовой схемы 15. Так как мостова схема 15 приведена в состо ние рав- новесп по первому параметру (резистор 20)J то после окончани переходнг х процессов вершина импульсов 41 неравновеси на измерительной диагонали мостовой схемы 15 становитс плоской, поэтому взаимна компенсаци помех действующих -во врем положительной и отрицательной частей питающих гмпульсов 39 в5 enters the supply diagonal of the bridge circuit 15. Since the bridge circuit 15 is brought into a state equal to the first parameter (resistor 20) J, then after the transitions of the processes are completed, the vertex of the 41 unbalance pulses on the measuring diagonal of the bridge circuit 15 becomes flat compensation of disturbances acting at the time of the positive and negative parts of the feeding impulses 39

блоке 26 подавлени помех и процесс уравновешивани по второму параметру (конденсатор 21), который выполн етс изменением величины емкое- - .interference suppression unit 26 and the balancing process with respect to the second parameter (capacitor 21), which is performed by changing the capacitive value of -.

0 ти образцового конденсатора 17,0 tee capacitor 17,

полностью аналогичен процессу уравновешивани мостовой схемы 15 по первому параметру (резистор 20). После приведени мостовой схемы 15completely similar to the process of balancing the bridge circuit 15 in the first parameter (resistor 20). After casting the bridge circuit 15

5 к состо нию равновеси по второму параметру (конденсатор 21) выходные импульсы .35 расширител 2 импульсов через переключатель 5 импульсов подаютс на вход формировател 8 им0 щльсов управлени . 11мпульсы 36 с первого выхода формировател -8 постз/пают на первый вход генератора 14 двупол рных импульсов с изме . ненкем напр жени по закону квадратичной параболы, а импульсы 37 с второго выхода формировател 8 поступают на второй вход генератора 14. Выходные парные разнопол рные импульсы 40 с изменением иапр Ксени по квадратичноьгу закону поступают 1 питающую диагональ мостовой сксмы 15. Так как мостова схема 15 приведена в состо ние равновеси по первому и второму параметрам (резистор 20 и конденсатор 21), то после окончани пере , процессов вершина импульсов 41 неравновеси на измерительной диагонали мостовой схемы 15 становитс плоской, поэтому взаимна компезшаци помех, действующих во врем по.пожительной и отрицательной частей пита101Щ{х импульсов 40 в блоке 26 подавлени помех и процесс урапиоБегаивани ijo третьему параматру (резистор 22), выполн емый из e eниeм сопротивлени образцового5 to the equilibrium state of the second parameter (capacitor 21), the output pulses .35 of the expander 2 pulses through the switch 5 of the pulses are fed to the input of the imager 8 by its control. 11 pulses 36 from the first output of the imager -8 postz / feed to the first input of the generator 14 bipolar pulses with a change. the voltage is not equal to the quadratic parabola, and the pulses 37 from the second output of the imaging unit 8 arrive at the second input of the generator 14. The output pair polarized impulses 40 with the change of Xeni's pattern are squarely supplied to the power supply of the bridge diagonal 15. As the bridge 15 is shown in the equilibrium state of the first and second parameters (resistor 20 and capacitor 21), after the end of the trans, processes, the vertex of the pulses 41 imbalance on the measuring diagonal of the bridge circuit 15 becomes flat, therefore, It is necessary to compensate for the noise acting during the positive and negative portions of the power supply of 110 pulses 40 in the interference suppression unit 26 and the ijo process to escape to the third parameter (resistor 22) performed from the e e resistance of the model

резистора 18, прртекают аналогично, После завершени процесса уравновеишвани по третьему параметру (резистор 22) беретс отсчет искомых параметров 20-22, трехэлементного двухполюсника 19.resistor 18 is similar. After the completion of the balancing process, the third parameter (resistor 22) is used to count the required parameters 20-22, a three-element two-terminal 19.

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет измер ть параметры физических объектов, эквивалентна схема которых представл ет собой трехвалентньш двухполюсник в цеховых услови х с повьшенным уровнем низкочастотных и сетевых помех,Thus, the proposed device makes it possible to measure the parameters of physical objects, the equivalent circuit of which is a trivalent two-port network in workshop conditions with an increased level of low-frequency and network interference,

например, в тензометрических системах , обеспечивающих прочностной эксперимент больших конструкций, а также в комплексе с аппаратурой, имеющей высокий уровень собственныхfor example, in strain gauge systems that provide strength experiments for large structures, as well as in combination with equipment having a high level of their own

низкочастотных помех.low frequency interference.

1 one

Фиг.22

Claims

1. A BRIDGE MEASURING DEVICE containing a master oscillator, the output of which is connected to the inputs of the pulse expander and the delay element, the output of the delay element is connected to the input of the strobing element, bipolar rectangular pulse generator connected in series, a bridge measuring circuit, the first

- tel. the interference suppression unit, a second amplifier and an equilibrium indicator, while the control input of the interference suppression unit is connected to the output of the strobing element, characterized in that, in order to improve the accuracy of measuring the parameters of a three-element bipolar device by compensating for low-frequency interference, a bipolar sawtooth pulse generator is introduced into it , a bipolar pulse generator with a voltage change according to the law of a quadratic parabola, three control pulse shapers and a pulse switch, the input of which is connected is connected to the output of the pulse expander, and each of its three outputs is connected to the input of the corresponding control pulse shaper, both inputs of the generators of bipolar rectangular pulses, bipolar sawtooth pulses and bipolar pulses with voltage change according to the law of the quadratic parabola are connected to the outputs of the corresponding control pulse shapers, and the outputs of the last two generators are connected to the input of the bridge measuring circuit.

2. The device according to claim 1, characterized in that the control pulse generator comprises two logical elements AND, a one-shot and an inverter, the first inputs of the logical elements AND and the input of the single-vibrator connected to each other and to the input of the driver, and the second inputs of the logical elements AND connected to the corresponding outputs of the one-shot, while the output of the first logical element And is connected to the first output of the driver, and the output of the second logical element And is connected to the input of the inverter, the output of which is connected to the second output of irovatelya.

SU „1182412